Respirez profondément. Puis respirez encore neuf fois. Selon des recherches récentes, la quantité d’oxygène contenue dans l’une de ces dix respirations est rendue possible grâce à un mécanisme cellulaire nouvellement identifié qui favorise la photosynthèse chez le phytoplancton marin.
Une équipe de chercheurs de l’Institut d’Océanographie Scripps de l’Université de Californie à San Diego qualifie cette découverte de « révolutionnaire« . Ce processus jusque-là inconnu serait responsable de la production de 7% à 25% de tout l’oxygène et du carbone fixé dans l’océan. En tenant compte de la photosynthèse terrestre, les chercheurs estiment que ce mécanisme pourrait générer jusqu’à 12% de l’oxygène de toute la planète.
Le rôle du phytoplancton
Depuis longtemps, les scientifiques reconnaissent l’importance du phytoplancton – ces organismes microscopiques qui dérivent dans les environnements aquatiques – pour leur capacité à photosynthétiser. Ces minuscules algues océaniques constituent la base de la chaîne alimentaire aquatique et produiraient environ 50% de l’oxygène sur Terre.
Dans une étude publiée le 31 mai dans la revue Current Biology, il est expliqué comment une enzyme de pompage de protons (connue sous le nom de VHA) contribue à la production globale d’oxygène et à la fixation du carbone par le phytoplancton. « Cette étude représente une avancée majeure dans notre compréhension du phytoplancton marin« , a déclaré l’auteur principal de l’étude, Daniel Yee.
Comprendre l’enzyme « pompe à protons »
En collaboration avec Martín Tresguerres, physiologiste à Scripps, et d’autres collaborateurs, Daniel Yee a élucidé le fonctionnement complexe d’un groupe spécifique de phytoplancton connu sous le nom de diatomées, des algues unicellulaires réputées pour leurs parois cellulaires ornementales faites de silice.
Cette enzyme « pompe à protons » se retrouve dans presque toutes les formes de vie, des humains aux algues unicellulaires. Son rôle fondamental est de modifier le pH de l’environnement environnant. Par exemple, chez les humains, l’enzyme aide les reins à réguler les fonctions du sang et de l’urine. Les grands clams utilisent l’enzyme pour dissoudre les récifs coralliens, tandis que les vers des profondeurs marines connus sous le nom d’Osedax l’utilisent pour dissoudre les os des mammifères marins, tels que les baleines, afin de les consommer.
Une étude poussée sur les diatomées
En se basant sur ces précédentes recherches, Daniel Yee s’est demandé comment l’enzyme VHA était utilisée dans le phytoplancton. En utilisant des techniques de microscopie de pointe et des outils génétiques, Daniel Yee a pu localiser précisément la pompe à protons autour des chloroplastes, où le dioxyde de carbone et l’énergie lumineuse sont convertis en composés organiques et libérés sous forme d’oxygène.
Une fois le mécanisme sous-jacent établi, l’équipe a pu le relier à plusieurs aspects de l’évolution. Les diatomées sont issues d’un événement symbiotique entre un protozoaire et une algue il y a environ 250 millions d’années. Les auteurs soulignent que le processus d’une cellule consommant une autre, connu sous le nom de phagocytose, est courant dans la nature. Cependant, dans le cas des diatomées, quelque chose de particulier s’est produit et la cellule qui a été mangée n’a pas été entièrement digérée.
En synthèse
D’un côté, cette découverte offre un aperçu fascinant de la façon dont le phytoplancton marin a évolué pour augmenter sa capacité à photosynthétiser, renforçant ainsi sa contribution à la production d’oxygène de la planète. D’un autre côté, elle soulève des questions sur les implications de cette découverte pour notre compréhension du cycle du carbone sur Terre et son potentiel pour améliorer la séquestration du carbone et la production de biodiesel.
En fin de compte, il est clair que ce mécanisme cellulaire nouvellement découvert joue un rôle significatif dans la régulation de notre atmosphère et mérite une attention plus approfondie.
Pour une meilleure compréhension
Qu’est-ce que le phytoplancton ?
Le phytoplancton est constitué d’organismes microscopiques qui dérivent dans les eaux de surface des océans et des lacs. Ils sont capables de photosynthèse, un processus qui convertit la lumière du soleil en énergie chimique.
Comment le phytoplancton contribue-t-il à la production d’oxygène ?
La photosynthèse effectuée par le phytoplancton produit de l’oxygène comme sous-produit. Selon cette nouvelle recherche, une enzyme particulière, la VHA, aide le phytoplancton à améliorer la photosynthèse, ce qui pourrait représenter jusqu’à 12% de la production d’oxygène sur la planète.
Quelle est la signification de cette nouvelle découverte ?
Cette découverte permet une meilleure compréhension du fonctionnement interne des diatomées, un type de phytoplancton, et de leur contribution à la photosynthèse. Elle ouvre également la voie à de nouvelles recherches sur l’amélioration de la photosynthèse, la séquestration du carbone et la production de biodiesel.
Légende illustration principale : image de composition de diatomées, algues unicellulaires célèbres pour leurs parois cellulaires ornementales faites de silice. Les diatomées sont l’une des nombreuses espèces de phytoplancton dotées d’une enzyme de pompage de protons (connue sous le nom de VHA) qui contribue à la production globale d’oxygène et à la fixation du carbone. Crédit photo : Daniel Yee
